10 ejemplos de preguntas sobre inducción electromagnética (CEM)
1. Un generador tiene una bobina con un número de espiras N y un área de sección transversal A. La bobina se encuentra en un campo magnético B y gira a una velocidad angular ω, generando una fuerza electromotriz (FEM) máxima inducida de 50 voltios. Si el campo magnético se reduce a la mitad de su valor original y su velocidad angular se cuadruplica, la FEM máxima inducida será...
A. 25 voltios
B. 50 voltios
C. 100 voltios
D. 200 voltios
E. 250 voltios
Discusión
Se sabe que:
Número de turnos 1 (N 1 ) = N
Área de sección transversal 1 (A 1 ) = A
Campo magnético 1 (B 1 ) = B
Velocidad angular 1 (ω 1 ) = ω
Fuerza electromotriz inducida máxima 1 (ε 1 ) = 50 voltios
Campo magnético 2 (B 2 ) = 0,5B = 0,5(1) = 0,5
Velocidad angular 2 (ω 2 ) = 4ω = 4(1) = 4
Pregunta: La fuerza electromotriz máxima inducida es 2 (ε 2 )
Respuesta :
Ecuación de la fuerza electromotriz inducida máxima:
ε max = NBA ω
Informacion:
ε max = fuerza electromotriz máxima inducida, N = número de espiras, B = campo magnético, A = área de la sección transversal, ω = velocidad angular
Máxima EMF inducida 1 (ε 1 ) :
ε max = NBA ω
Si ω = 1 y B = 1 entonces
50 = N (1) A (1)
50 = NA
Máxima EMF inducida 2 (ε 2 ) :
ε max = NBA ω
NA = 50, B = 0,5, ω = 4
ε máx = (50)(0,5)(4)
ε máx = 100
La respuesta correcta es C.
2. Para que la fuerza electromotriz máxima producida por el generador sea la mitad de la original, la cantidad que debe modificarse según la siguiente afirmación es...
A. La velocidad angular y el número de vueltas se duplican.
B. La inducción magnética y su frecuencia se duplican.
C. El área de la sección transversal se duplica y el período también se duplica.
D. El número de vueltas y el período se multiplican por 4 respecto al original.
E. La frecuencia y el período se duplican.
Discusión
Ecuación de la fuerza electromotriz inducida máxima:
ε max = NBA ω
Informacion:
ε max = fuerza electromotriz máxima inducida, N = número de espiras, B = campo magnético, A = área de la sección transversal, ω = velocidad angular
Si N = 1, B = 1, A = 1, ω = 1 entonces ε max = NBA ω = (1)(1)(1)(1) = 1
A. La velocidad angular (ω) y el número de vueltas (N) se duplican.
ε max = NBA ω
ε max = (2)(1)(1)(2)
ε máx = 4
B. La inducción magnética (B) y su frecuencia (f) se duplican.
La fórmula para la velocidad angular (ω) = 2πf. La frecuencia es directamente proporcional, de modo que si la frecuencia (f) se duplica, la velocidad angular (ω) también se duplica.
ε max = NBA ω
ε max = (1)(2)(1)(2)
ε máx = 4
C. El área de la sección transversal (A) se duplica y el período es 4 veces el original.
La fórmula para la velocidad angular (ω) = 2πf = 2π/T. El período es inversamente proporcional, de modo que si el período se convierte en 4 veces el original, entonces la velocidad angular se convierte en 1/4 de la original.
ε max = NBA ω
ε max = (1)(1)(2)(1/4) = 2/4
ε máx = 1/2
D. El número de vueltas (N) y el período (T) se incrementan a 4 veces.
La fórmula para la velocidad angular (ω) = 2πf = 2π/T. El período es inversamente proporcional, de modo que si el período se convierte en 4 veces el original, entonces la velocidad angular se convierte en 1/4 de la original.
ε max = NBA ω
ε max = (4)(1)(1)(1/4) = 4/4
ε máx = 1
E. La frecuencia (f) y el período (T) se duplican.
La frecuencia es directamente proporcional, de modo que si la frecuencia (f) se duplica, la velocidad angular (ω) también se duplica. El periodo es inversamente proporcional, de modo que si el periodo se duplica, la velocidad angular se reduce a la mitad. El resultado final es que la velocidad angular permanece constante.
ε max = NBA ω
ε max = (1)(1)(1)(1)
ε máx = 1
La respuesta correcta es C.
3. El flujo magnético en una bobina con 1.000 espiras aumenta de 0,03 Wb a 0,04 Wb en 0,2 segundos, de modo que el valor de la fuerza electromotriz (FEM) resultante es E1 . Si la misma bobina experimenta un cambio en el flujo magnético de 0,02 Wb a 0,04 Wb en 0,1 segundos, el valor de la FEM inducida resultante es E2 . La relación entre E1 y E2 es …
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 1 : 4
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Discusión
Se sabe que:
Número de vueltas (N) = 1000
Cambio de flujo 1 ( Δφ 1 ) = 0,04 Wb – 0,03 Wb = 0,01 Wb
Intervalo de tiempo 1 (Δt 1 ) = 0,2 segundos
Fuerza electromotriz inducida 1 = E 1
Cambio de flujo 2 ( Δφ 1 ) = 0,04 Wb – 0,02 Wb = 0,02 Wb
Intervalo de tiempo 2 (Δt 2 ) = 0,1 segundos
Fuerza electromotriz inducida 2 = E 2
Preguntado: E 1 : E 2
Respuesta :
Comparación de E 1 y E 2 :
E 1 : E 2
50: 200
1: 4
La respuesta correcta es C.
4. Una bobina penetra perpendicularmente en un campo magnético homogéneo, generando una fuerza electromotriz (FEM) inducida. Si la bobina se reemplaza por otra con el doble de espiras que la original y la tasa de cambio del flujo magnético permanece constante, entonces la relación entre la FEM inducida inicial y la final es...
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 2 : 1
D. 3 : 1
E. 3 : 2
Discusión
Es conocida :
Número inicial de giros (N) = 1
Número final de turnos (N) = 2
Tasa de cambio de flujo inicial (ΔØ)B / Δt) = tasa de cambio de flujo final (ΔØB /Δt)
Preguntó Comparación de los campos electromagnéticos inducidos iniciales y finales.
Mandíbula :
Fórmula de la ley de inducción de Faraday :
E = -N (ΔØB /Δt)
Descripción: E = fuerza electromotriz inducida, N = número de vueltas, ΔØB / Δt = tasa de cambio del flujo
Comparación de la EMF inducida inicial y final :
Inicio E: Fin E
-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB /Δt)
1: 2
La respuesta correcta es B.
5. En la condición inicial (1), el flujo magnético cambia en 5 Wb en 2 segundos en una bobina de 20 espiras. En la condición (2), el mismo cambio de flujo tarda 8 segundos. La relación entre la fuerza electromotriz inducida en las condiciones (1) y (2) es…
A. 1 : 1
B. 2 : 1
C. 3 : 1
D. 4 : 1
E. 4 : 3
Discusión
Es conocida :
Tasa de cambio del flujo (ΔØ)B / Δt) inicial = 5/2
Tasa de cambio del flujo (ΔØ)B / Δt) final = 5/8
Número de vueltas (N) = 20
Preguntó Comparación de los campos electromagnéticos inducidos iniciales y finales.
Mandíbula :
Inicio E: Fin E
-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB /Δt)
20 (5/2) : 20 (5/8)
5/2: 5/8
1/1 : 1/4
4: 1
La respuesta correcta es D.
6. El flujo magnético de la primera bobina tiene 200 espiras y cambia en 0,06 Wb en 0,4 s. En la segunda bobina, el flujo magnético cambia en 0,08 Wb en 0,2 s. Si el número de espiras de la segunda bobina se reduce a la mitad del número de espiras de la primera bobina, entonces la relación entre la fuerza electromotriz inducida en la primera y la segunda bobina es...
A. 2 : 3
B. 3 : 1
C. 3 : 4
D. 3 : 5
E. 3 : 8
Discusión
Es conocida :
Tasa de cambio del flujo (ΔØ)B / Δt) inicial = 0,06/0,4
Número inicial de giros (N) = 200
Tasa de cambio del flujo (ΔØ)B / Δt) final = 0,08/0,2
Número final de turnos (N) = 100
Preguntó Comparación de los campos electromagnéticos inducidos iniciales y finales.
Mandíbula :
Inicio E: Fin E
-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB /Δt)
200 (0,06/0,4) : 100 (0,08/0,2)
2 (0,15) : 1 (0,4)
0,3: 0,4
3: 4
7. Entre los siguientes factores:
(1) Número de vueltas de la bobina
(2) Tasa de cambio del flujo magnético
(3) Dirección del campo magnético
Lo que aumenta el campo electromagnético inducido es…
A. (1), (2) y (3)
B. (1) y (2) solamente
C. (1) y (3) solamente
D. (1) solamente
E. (2) solamente
Discusión
FEM significa Fuerza Electromotriz. En otras palabras, la FEM es una fuente de corriente eléctrica, como una batería, etc. Basándose en experimentos realizados por Faraday, se descubrió que, si bien un campo magnético constante no puede producir una corriente eléctrica, un campo magnético variable sí puede. Esta corriente eléctrica resultante se denomina corriente inducida.
Los factores que influyen en el campo electromagnético inducido pueden determinarse utilizando la ley de inducción de Faraday, que se expresa matemáticamente mediante la fórmula:
El signo negativo en la fórmula anterior explica que la dirección del campo magnético producido por la corriente inducida es siempre opuesta a la dirección del campo magnético que produce la corriente inducida.
Informacion:
N = número de vueltas de la bobina, B = campo magnético, A = área de la superficie del bucle, θ = ángulo entre el campo magnético (B) y la línea perpendicular a la superficie de la bobina (A).
Si B es perpendicular a la superficie de la bobina, entonces θ = 0 o de modo que Φ B = BA cos 0 o = BA (1) = B A.
Si B es paralelo a la superficie de la bobina, entonces θ = 90 ° de modo que Φ B = BA cos 90 ° = BA ( 0) = 0.
Basándonos en la fórmula anterior, se concluye que lo que aumenta la FEM inducida es el número de vueltas de la bobina (N), la tasa de cambio del flujo magnético y la dirección del campo magnético (θ ).
La respuesta correcta es A.
8. Entre los siguientes factores:
(1) número de vueltas de la bobina
(2) tasa de cambio del flujo magnético
(3) obstáculos externos
Lo que influye en la fuerza electromotriz inducida en la bobina es…
A. (1) y (3)
B. (1) y (2)
C. (2) solamente
D. (2) y (3)
E. (3) solamente
Discusión
La respuesta correcta es B.
9. ¡Observa la siguiente imagen! Si una corriente eléctrica I fluye a través del cable AB, entonces la dirección de la fuerza magnética que experimenta el cable AB es...
A. Hacia B
B. A la izquierda
C. A la derecha
D. Perpendicular al plano del papel
E. Perpendicular al plano del papel
Discusión
Es conocida :
Dirección de la corriente eléctrica = A a B (hacia abajo)
Dirección del campo magnético = polo norte hacia polo sur del imán (hacia la derecha)
Preguntó Dirección de la fuerza magnética
Mandíbula :
Regla de la mano derecha
Extiende la mano derecha, estira el pulgar y cierra los otros cuatro dedos. Coloca los cuatro dedos de manera que apunten en la dirección del campo magnético (B). Dan El pulgar indica la dirección del movimiento de la carga (v). Si la carga eléctrica es positiva, la palma de la mano derecha apunta en la dirección de la fuerza magnética (F). Si la carga es negativa, el dorso de la mano derecha apunta en la dirección de la fuerza magnética (F).
La dirección de la corriente eléctrica convencional, como en el problema anterior, coincide con la dirección de una carga eléctrica positiva. Aplicando la regla de la mano derecha, la dirección de la fuerza magnética es perpendicular al plano del papel, es decir, apunta hacia el ojo del lector.
La respuesta correcta es E.
10. Un alambre recto por el que circula una corriente I se coloca entre dos polos magnéticos como se muestra en la figura. La dirección de la fuerza magnética sobre el alambre coincide con la dirección de la corriente...
A. Eje z positivo
B. Eje z negativo
C. Eje y positivo
D. Eje y negativo
E. Eje x positivo
Discusión
Es conocida :
Dirección de la corriente eléctrica = hacia la izquierda
Dirección del campo magnético = de norte a sur (hacia arriba)
Preguntó Dirección de la fuerza magnética
Mandíbula :
Si se aplica la regla de la mano derecha, la dirección de la fuerza magnética es perpendicular al plano del papel, es decir, se aleja del ojo del lector, o bien, apunta en la dirección del eje z negativo.
La respuesta correcta es B.
Fuente de la pregunta:
Preguntas del examen nacional de física para la escuela secundaria superior/escuela secundaria vocacional
